Поиск:  




Абитуриенту

Виртуальный репетитор: дополнительные задачи

Терпение и труд все перетрут."
(Народная мудрость)

Общие свойства растворов. Приготовление растворов. Задачи для самостоятельного решения

5.1. Сточные воды химического комбината вполне отвечают санитарным нормам по содержанию азотной кислоты (30 мг/л). Рассчитайте массовую долю и молярную концентрацию HNO3 в этих сточных водах (при плотности, примерно равной 1 г/мл) . Сколько азотной кислоты уходит в канализацию с комбината, если объем промышленных стоков составляет ежесуточно 75 м3.

5.2. Хранение ценного удобрения - нитрата аммония на открытой площадке, а не на складе под крышей, привело к аварии. Во время ливня 15 т NH4NO3 растворилось в дождевой воде и было смыто в близлежащий водоем. Выживет ли рыба в этом водоеме емкостью 7000 м3, если токсическая массовая доля нитрата аммония в воде равна 0,08%?

5.3. Диоксид серы образуется в основном при сжигании твердого топлива на тепловых электростанциях. Это бесцветный газ с резким запахом, он сильно раздражает слизистые оболочки глаз и дыхательных путей. Наличие диоксида серы в атмосфере - причина "кислотных дождей", поскольку под действием воды и кислорода воздуха диоксид серы дает серную кислоту. Однако далеко не все производства имеют современные сооружения для газоочистки. Чаще применяется разбавление выбросов чистым воздухом либо рассеивание их в воздушной среде путем устройства дымовых труб большой высоты. Установлено, что при высоте трубы 100 м на расстоянии 2 км от предприятия содержание SO2 в воздухе равно 2,75 мг/м3. Во сколько раз этот показатель превышает значение предельно допустимой санитарной нормы, равное 7,8 . 10--6 моль/м3?

5.4. Если двигатель легкового автомобиля работает на холостом ходу, то ежеминутно в воздух выбрасывается 0,08 л (при н.у.) монооксида углерода - "угарного газа", который вызывает сильные отравления. Особенно опасно длительное выделение СО в закрытых помещениях, например, в гаражах или боксах для ремонта машин. Рассчитайте молярную концентрацию, массовую долю и объемную долю монооксида углерода в воздухе гаража площадью 10 м2 и высотой 2,5 м через 10 мин после начала работы двигателя на холостом ходу. Сравните полученные результаты с санитарной нормой - предельно допустимой концентрацией CO с производственных помещениях (5 мг/м3) и содержанием СО в табачном дыме (5 . 10--5% по объему).

5.5. Санитарные нормы содержания в воздухе населенных мест для вредных и опасных примесей - это предельно допустимые среднесуточные концентрации (ПДКСС). Их значения составляют: 0,085 мг/м3 для диоксида азота, 0,05 мг/м3 для диоксида серы, 0,008 мг/м3 для сероводорода, 0,03 мг/м3 для хлора. Рассчитайте массовые и объемные доли каждой вредной примеси и их молярные концентрации в воздухе.

5.6. Формальдегид HCHO применяется при изготовлении древесно-стружечных плит, красок, искусственного волокна, лекарственных средств, оргстекла и т.п. Он обладает сильным и резким запахом и угнетающе действует на сердечно-сосудистую и нервную систему. Особенно вредно присутствие формальдегида в воздухе детям и людям с хроническими заболеваниями дыхательных путей. Запах формальдегида чувствуется при его содержании в воздухе, равном 0,2 мг/м3, а санитарные нормы требуют, чтобы примесь формальдегида в воздухе не превышала 0,003 мг/м3. Рассчитайте массовую долю и молярную концентрацию формальдегида: а) при полном соответствии воздуха санитарным нормам; б) при появлении запаха формальдегида.

5.7. Будет ли вредна для человека питьевая вода с содержанием пестицидов (ядохимикатов, защищающих растения от вредителей и болезней), достигающим 1 мг/м3, если санитарная норма по пестицидам в воде равна 5 . 10--4% по массе?

5.8. Можно ли без вреда для здоровья пить молоко, в котором содержится: а) 0,04 мг катионов свинца(II); б) 0,6 мг катионов меди(II); в) 4,5 мг катионов цинка(II)? Для молока санитарные нормы содержания этих ионов равны 2,4 . 10--7 моль/л Pb2+; 1,6 . 10--5 моль/л Cu2+; 7,7 . 10--5 моль/л Zn2+.

5.9. При недостатке азота в почве листва яблонь бледно-зеленая, рано желтеет и опадает, рост веток слабый. Какой объем 2%-ного раствора нитрата аммония (плотность раствора 1006 г/л) следует использовать для подкормки яблоневого сада площадью 150 м2 при норме внесения этого удобрения на суглинистых почвах, равной 45-55 г/м2?

5.10. Если в почве не хватает фосфора, то листья яблони мелкие, темно-зеленые с голубым, а иногда с бронзовым или пурпурным оттенком. Засыхающие листья становятся очень темными, часто даже черного цвета. При остром недостатке фосфора начинается преждевременный листопад с нижней части побегов. Цветение яблонь, голодающих без фосфора, задерживается, а плоды получаются кислыми. Норма внесения в почву двойного суперфосфата Ca(H2PO4)2 30 г/м2, а площадь сада 800 м2. Какой объем воды потребуется для приготовления 5%-ного раствора всего Ca(H2PO4)2, вносимого в почву по этой норме.

5.11. При недостатке магния в листьях растений плохо образуется хлорофилл, поэтому они приобретают светло-зеленую окраску с красным и фиолетовым оттенком по краям и вдоль жилок; в течение лета они постепенно желтеют, а потом опадают. На старых листьях между жилками появляются светло-зеленые пятна. Какая масса кристаллогидрата сульфата магния MgSO4 . 7H2O пойдет на приготовление 200 л 3%-ного (в расчете на безводную соль) раствора сульфата магния? Плотность 3%-ного раствора MgSO4 равна 1,03 г/мл. Какая площадь сада может быть обработана полученным раствором, если норма внесения сульфата магния составляет 25 г/м2?

5.12. Помимо основных элементов питания, таких как азот, фосфор, калий, растения нуждаются и в микроэлементах, без которых они не могут нормально развиваться. Например, при полном отсутствии в почве соединений меди плодовое дерево становится больше похоже на куст. Картофель и помидоры при нехватке меди заболевают фитофторой. Обычно в почве бывает достаточно меди, особенно в тех местах, где применялись в качестве ядохимикатов бордосская смесь. Однако на осушенных болотах и торфяниках этого микроэлемента может оказаться слишком мало; его недостаток восполняют, опрыскивая растения раствором медного купороса - кристаллогидрата сульфата меди(II) состава CuSO4 . 5H2O (4 г на 10 л воды). Рассчитайте молярную концентрацию и массовую долю (в процентах) CuSO4 в этом растворе. Плотность раствора 1,03 г/мл.

5.13. Будет ли вредна для здоровья питьевая вода, если в ней содержится: а) 3,6 . 10--6 моль/л Fe2+; б) 1,7 . 10--7 моль/л Ni2+; в) 1,9 . 10--7 моль/л Cr3+? Для питьевой воды санитарными нормами допускается содержание железа(II), равное 0,2 г/м3; никеля(II) - 0,1 г/м3; хрома(III) - 0,05 г/м3?

5.14. Можно ли будет употреблять в пищу хлеб, при выпечке которого использовали тесто, замешенное на воде, в которой содержалось 6,2 . 10--5 моль/л Cu2+? Считается, что на каждый килограмм хлеба при замесе теста расходуется 1 л воды, а примеси солей тяжелых металлов (в том числе меди) полностью переходят в продукт. Санитарные нормы допускают содержание меди(II) в хлебе не более 5 мг/кг.

5.15. Старинный рецепт приготовления "почтового" декстринового клея, совершенно безвредного для здоровья, предусматривает смешивание 400 г декстрина (продукта переработки крахмала), с 600 мл воды, 20 г глюкозы и 5 г безводного сульфата алюминия. Как изменится рекомендуемый объем воды и масса соли алюминия, если вместо безводного Al2(SO4)3 используется кристаллогидрат сульфата алюминия Al2(SO4)3 .18H2O?

5.16. Один из старинных рецептов приготовления универсального клея "синдетикон", пригодного для склеивания предметов домашнего обихода и детских игрушек, предусматривает смешивание 40 мл воды с 50 г столярного клея и 10 г дигидрата хлорида кальция состава CaCl2 . 6H2O. Какой объем воды и какую массу соли кальция надо будет взять, если вместо шестиводного кристаллогидрата CaCl2 . 6H2O придется использовать а) двухводный кристаллогидрат CaCl2 . 2H2O; б) безводный хлорид кальция CaCl2?

5.17. В 1779 году немецкий химик Иоганн-Христиан Виглеб, обрабатывая соляной кислотой оксалат калия, выделенный из сока щавеля и кислицы, открыл щавелевую кислоту. Кристаллы щавелевой кислоты выделяются при выпаривании водного раствора H2C2O4 в виде кристаллогидрата состава H2C2O4 . 2H2O. Определите массу воды, содержащуюся в 150 г этого кристаллогидрата.

5.18. Лимонная кислота содержится не только в лимонах, но также в незрелых яблоках, вишнях, ягодах смородины и т.п. Это органическое соединение выделяется при выпаривании водных растворов в виде кристаллогидрата с формулой (HOOCCH2)3C(OH)COOH . H2O. Лимонная кислота часто используется в кулинарии и в домашнем хозяйстве (например, для выведения ржавых пятен с ткани). Какая масса кристаллогидрата лимонной кислоты и какой объем воды требуются для приготовления 100 г 5%-ного раствора (в расчете на безводное вещество)?

5.19. Крупнейший французский химик Антуан-Лоран Лавуазье (1743-1794) посвятил свою дипломную работу исследованию состава гипса и алебастра, которые до сих пор широко используются в строительстве, изготовлении копий скульптур, а также для фиксирующих повязок при переломах. В частности, Лавуазье определял содержание кристаллизационной воды в этих солях. Рассчитайте массу воды, содержащуюся в 100 г кристаллогидрата сульфата кальция состава: а) CaSO4 . 2H2O (гипс); б) 2CaSO4 .H2O (алебастр).

5.20. Если в почве имеется избыток азотных удобрений, то в плодах, ягодах, корнеплодах могут накопиться вредные для здоровья соли - нитраты. Попадая в пищеварительную систему человека, они восстанавливаются до нитритов, а это грозит отравлением: нитриты окисляют гемоглобин крови, лишая его способности к переносу кислорода. Среди овощей больше всего способны накапливать нитраты укроп, салат и петрушка, в меньшей степени свекла, капуста и морковь. Картофель, помидоры, яблоки почти не накапливают нитратов: их содержание в этих продуктах редко превышает 100 мг/кг (в расчете на KNO3) при допустимой норме 200 мг/кг. Можно ли употреблять в пищу капусту, содержащую в 1 кг 2,4 . 10--3 моль KNO3?

5.21. Во сколько раз надо разбавить водой промышленные сточные воды, содержащие а) 42 г/м3 сульфата магния; б) 6 г/м3 фосфата натрия; в) 12 г/м3 хлорида марганца(II); г) 16 г/м3 хлорида цинка, чтобы были соблюдены санитарные нормы по этим вредным отходам? Предельно допустимые концентрации в воде равны: 1,7 . 10--4 моль/л (MgSO4); 3,0 . 10--6 моль/л (Na3PO4); 1,6 . 10--6 моль/л (MnCl2); 7,3 . 10--7 моль/л (ZnCl2).

5.22. Высокая минерализация воды неблагоприятна для растительного и животного мира водоемов, снижает способность воды к "самоочищению" под действием биологических факторов и вдобавок резко ухудшает вкусовые свойства воды. При содержании сульфатов 500 мг/л, а хлоридов 350 мг/л вода приобретает горько-соленый вкус. Рассчитайте молярную концентрацию а) сульфат-иона и б) хлорид-иона в такой "засоленной" воде.

5.23. Кислые шахтные воды часто загрязнены примесью соединений железа(II), которые уже при содержании 0,5 мг/л придают воде своеобразный "металлический" вкус. Рассчитайте а) молярность и б) массовую долю катионов Fe2+ в такой загрязненной воде. Плотность воды считайте равной 1 г/мл.

5.24. Жесткость воды обусловлена присутствием в ней катионов кальция или магния. Содержание этих ионов, равное (4 -- 8) . 10--3 моль/л, отвечает воде средней жесткости, а свыше 1,2 .10(2 моль/л - очень жесткой. Выразите концентрацию катионов а) кальция, б) магния в массовых долях для воды средней жесткости и для очень жесткой воды. Плотность воды примите равной 1 г/мл.

5.25. Для нормального роста и развития растениям требуются не только основные элементы питания, но и микроэлементы, в частности, бор. Подкормку растений этим микроэлементом ведут, поливая почву 3%-ным раствором тетрабората натрия Na2B4O7. Сколько кристаллической буры - кристаллогидрата тетрабората натрия состава Na2B4O7 . 10H2O требуется для приготовления 150 л 3%-ного раствора тетрабората натрия (плотность этого раствора равна 1000 г/л)?

Ответы

5.1. 3,0 . 10--3% (4,8 . 10--4 моль/л) HNO3; 2,25 кг HNO3

5.2. Рыба не выживет, поскольку содержание NH4NO3 в воде составит 0,21% (выше токсической нормы)

5.3. В 5,5 раз

5.4. 1,4 . 10--3 моль/м3, что в 8 раз превышает санитарную норму для производственных помещений и больше, чем в табачном дыме

5.5. 1,8 . 10--6 моль/м3 диоксида азота; 7,8 . 10--7 моль/м3 диоксида серы; 2,3 . 10--7 моль/м3 сероводорода; 4,2 . 10--7 моль/м3 хлора

5.6. 1,0 . 10--7 моль/м3 и 1,7 . 10--6 моль/м3 формальдегида

5.7. Вода не будет вредна, поскольку содержание пестицидов меньше предельно допустимого по санитарным нормам

5.8. Можно, посколько содержание Fe2+, Cu2+, Zn2+ ниже предельно допустимого по санитарным нормам

5.9. 335-410 л

5.10. 456 л воды

5.11. 12,3 кг MgSO4 . 7H2O

5.12. 1,6 . 10--3 моль/л (0,025%) CuSO4

5.13. Не будет, поскольку содержание Fe2+, Ni2+, Cr3+ ниже предельно допустимого по санитарным нормам

5.14. Можно, поскольку содержание Cu2+ равно 4,0 мг/кг (ниже предельно допустимого по санитарным нормам)

5.15. 9,74 г Al2(SO4)3 .18H2O

5.16. а) 6,7 г CaCl2 . 2H2O б) 5,1 г CaCl2

5.17. 42,9 г H2O в 150 г кристаллогидрата щавелевой кислоты

5.18. 5,4 г кристаллогидрата лимонной кислоты и 94,6 мл воды

5.19. В 100 г гипса 20,9 г кристаллизационной воды, а в 10 г алебастра - 6,2 г

5.20. Нельзя, поскольку содержание KNO3 равно 242 г/кг (выше допустимого по санитарным нормам)

5.21. В 2 раза (MgSO4), в 12 раз (Na3PO4), в 60 раз (MnCl2), в 160 раз (ZnCl2)

5.22. 0,0099 моль/л SO42-- ; 0,0052 моль/л Cl--

5.23. 0,89 . 10--5 моль/л Fe2+; 5 . 10--5% Fe2+

5.24. Вода средней жесткости: 0,016 -- 0,032% Ca2+ или 0,096 -- 0,019% Mg2+; очень жесткая вода: 0,048% Ca2+ или 0,029% Mg2+

5.25. 8,53 кг Na2B4O7 . 10H2O.





Рассылки Subscribe.Ru
Алхимик - новости и советы